快速书写有机物同分异构体技巧——基团插入法

杨华山(特级教师)

同分异构现象是有机化合物种类繁多的重要原因,同分异构体虽然在高中化学教材中所占的篇幅较少，但却贯穿于高中有机化学的始终.有关同分异构体问题是高考有机化学试题命题的热点,也是近几年必考的考点．考查方式可以是直接判断异构体种类,也可以是书写具体物质的结构简式.无论是哪一种方式,都必须熟练掌握同分异构体书写的基本方法.而书写同分异构体有多种不同方法,本文就基团插入法重点介绍酯的同分异构体的书写方法．基团插入法是根据有机物的分子组成,抽出一个基团作为插入基团,再将剩余部分的碳骨架可能的存在结构写出来,然后根据对称规律插到相应的位置,从而可以确定各种同分异构体数目．

1 烃衍生物的同分异构体的一般形式

类型1:R—[X]型, 包括一卤代烃、醇、醛、羧酸等几类有机物,这类有机化合物的官能团为一价基团,其同分异构体的书写判断一般采取列举法和烃基种类法．

1) 列举法书写一般顺序:碳链异构→位置异构→类别(官能团)异构,也可以按类别异构→碳链异构→位置异构的顺序书写.

2) 烃基种类法是直接根据官能团所连接的烃基的种类确定同分异构体的数目,比如丁基(—C4H9)有4种结构,那么丁醇(C4H9—OH)也有4种结构．但是,如果是醛和羧酸,因其官能团本身有碳原子,所以就必须按照少一个碳的烃基种类确定同分异构体数目,如丁酸(C3H7COOH),因为丙基(—C3H7)只有2种结构,所以丁酸就只有CH3CH2CH2—COOH和CH3CH(CH3)COOH 2种结构．

2 基团插入法书写同分异构体的顺序

第1步,写出除插入基团外的剩余部分的碳架结构.第2步,在C—C键之间插入官能团(酯还可以在C—H之间插入)．例如,书写C4H10O的醚类同分异构体,抽出醚键(—O—)后有2种碳架:

甲和乙中甲式可以在1-2碳原子及2-2碳原子之间插入醚键—O—，得到C—O—C—C—C和C—C—O—C—C 2种醚的碳架结构,在乙中1-2碳原子之间插入醚键也能得到一种碳架结构，共三种醚．

以C5H10O2的酯类异构体为例,

第1步,先抽出要插入的酯基基团:

第2步,写出剩余4个碳原子的碳架结构：

第4步,在不同的C—H键中插入酯基,其中羰基碳原子必须直接与H原子相连,甲中1(4)号碳原子的C—H键和2(3)号碳原子的C—H键中插入酯基各得一种,乙中的2种C—H键之间插入酯基各得一种,这里共有4种酯,所以相加共有9种酯的结构．

对于C5H10O2的酯类异构体可以用列举法同样得到9种结构,分别是甲酸丁酯4种,乙酸丙酯和丁酸甲酯各2种,丙酸乙酯1种．但是,插入法明显更加快速方便,特别是在书写芳香酯类化合物的同分异构体时,采取插入法不仅速度快,而且还不会出现错写、漏写等情况．

下面以C8H8O2为例分析插入法书写芳香酯的同分异构体.

例2某有机化合物E的结构简式为

写出同时符合下列要求的E的所有同分异构体的结构简式．

① 化合物是1,3,5-三取代苯.

解析 根据题目给出的要求,在苯环与碳原子之间插入取代基得2种结构,在碳氢键中插入取代基得1种结构，共3种酯,另加1种羧酸．结构分别是